Konvektion i hele kappen med tektoniske plader bevarer langsigtede globale mønstre inden for øvre kappe geokemi

Ny indsigt i konvektionsmønstrene i Jordens kappe og dens kemiske sammensætning er blevet afsløret af en forsker fra University of Leicester.

De nye fund tyder på, at kappen ikke flyder allestedsnærværende, som man tidligere har troet - og at den i stedet er opdelt i to meget store domæner, der kun konvuterer i sig selv, med få tegn på, at de blandes sammen.

Forskningen, ledet af Dr Tiffany Barry fra University of Leicester, Institut for Geologi, og offentliggjort i tidsskriftet Videnskabelige rapporter , antyder, at et af disse domæner findes under Stillehavet, mens det andet eksisterer uden for det.

Forskningen tyder på, at øvre kappe -materiale flyder til nedre dele af kappen, når den når en subduktionszone, hvor en tektonisk plade falder ned under en anden.

Denne faldende materialeplade fungerer som en slags forhæng, forhindrer blanding af øvre kappe hele vejen rundt om kloden og holder de to domæner adskilt.

Dr Barry forklarede:"En af måderne, hvorpå vores planet er unik, er på den fantastiske måde, den har mobile plader på overfladen, der bevæger sig og suser med tiden. Denne bevægelse af pladerne resulterer i den proces, vi kalder pladetektonik, og ingen anden planet, vi kender, viser tegn på denne proces. Hvorfor eller hvordan pladetektonik startede på denne planet er ikke forstået, men det har været helt afgørende i produktionen af ​​skorpe og oceaner, som vi genkender som jorden i dag. Hvad der heller ikke er godt begrænset, er hvilken effekt pladetektonik har på Jordens indre virke.

"Vi har fundet ud af, at når kappe -materiale når bunden af ​​kappen, i den ydre kerne, det spreder sig ikke og går nogen steder rundt om kernen, men vender i stedet tilbage til den samme halvkugle af kloden, hvorfra den kom. Vi har modelleret denne dominerende opadvendte bevægelse af konvektion og fundet ud af, at den kan vedvare i 100 millioner millioner år.

"På grundlag af tidligere pladebevægelser og geokemiske beviser, vi spekulerer i, at denne proces med kappekonvektion kunne have været en dominerende proces siden for mindst 550 millioner år siden, og muligvis siden starten på pladetektonik. "

Forskerne kombinerede sfæriske numeriske computermodeller (3-D endelig elementmodellering) med de bedst tilgængelige rekonstruktioner af, hvordan Jordens plader har bevæget sig i løbet af de sidste 200 millioner år for at spore matematiske partikler placeret på forskellige dybder af den modellerede kappe.

Med disse modeller undersøgte de, hvor kappen frit bevæger sig i løbet af pladernes historie, der bevæger sig rundt på overfladen. Efter at have sporet, hvor partikler flyder i modellerne, holdet undersøgte derefter kemiske isotopbeviser fra tidligere havbassiner, som er en god analogi til sammensætningen af ​​den øvre kappe i fortiden.

Med disse data kunne de teste, om tidligere havområder, der ikke længere er til stede, havde den samme eller anden sammensætning til efterfølgende bassiner, der dannede sig geografisk i den samme region af kloden.

Dr Barry tilføjede:"Jeg er utrolig begejstret for dette arbejde; det har været et forskningsspørgsmål, jeg har overvejet i næsten to årtier. Det føles som et reelt privilegium at have kunnet sammensætte en robust og overbevisende model, der kan forklare træk ved de kemiske forskelle i havbundens skorpe.

"Denne nye forskning vælter vores forståelse af, hvordan jordens indre konvegerer og omrører, og hvordan det er delt op, og for første gang forklarer observationer, der først blev noteret i slutningen af ​​1980'erne. "